Steuerkopf Typ 8681

Der Steuerkopf Typ 8681 von Bürkert: Mit einem dezentralen Automatisierungskonzept übernimmt der Steuerkopf alle pneumatischen Betätigungs-, Rückmeldungs- und Diagnosefunktionen, einschließlich Feldbus-Kommunikation. Bild: Bürkert

Die Verbesserungen mit Typ 8681 beruhen auf einem einfachen Prinzip: Keine Druckluftleitungen zu den Steuerschränken mehr, dafür intelligente Feldbus-Technologie, die sowohl die Zuverlässigkeit als auch die Effizienz der Produktionslinie erhöht. Im Rahmen des Projekts sollte ein neues Fluidregelsystem eingeführt werden, das sowohl Regelventile von Drittanbietern als auch Feldbus-Kommunikation zulässt, um die Führung der Produktionslinie zu verbessern. Ein weiteres Ziel war die Reduzierung der vorgehaltenen Lagerbestände für die Wartung. Die Konzentration auf nur einen Steuerkopf Typ 8681 bedeutet in diesem Kontext eine deutliche Reduzierung bei den Ersatzteilen.

Ausgangspunkt

Das Werk nimmt eine Fläche von 73.000 Quadratmetern ein und produziert 300.000 bis 550.000 Liter Endprodukte pro Tag. Das verbaute Ventilregelsystem war circa 15 Jahre alt, bestand aus einer Mischung verschiedener Steuerköpfe, einige manuell, andere automatisch, und war damit so heterogen, dass vieles nicht gut interagierte, und die Effizienz insgesamt ungenügend war.

Eines der Probleme resultierte aus der Druckluftversorgung, die das System mit Ölnebel vom Kompressor versorgte und für die Steuerung von Ventilen im Hygienebereich damit ungeeignet war – was in der Vergangenheit jedes Upgrade auf moderne Steuersysteme vereitelt hatte. Das Projekt zur Modernisierung der gesamten Produktionslinie umfasste viele Aspekte; nicht nur ein neues Druckluftsystem, sondern zum Beispiel auch eine neue Stromversorgung mit einem Gleichstromkreis.

Das fiel in den Aufgabenbereich anderer Lieferanten, war aber entscheidend für den von Bürkert konzipierten Verfahrensablauf. Doch als sie dann letztlich projektiert waren, stand der Installation des neuen Ventilregelsystems nichts mehr im Wege.

Stéphane Gonin, am Standort zuständig für die Automatisierung und Stromversorgung, schrieb den, für die dezentralisierte Automatisierung von Prozessventilen im Hygienebereich, optimierten Steuerkopf Typ 8681 von Bürkert ins Lastenheft. Mit einem dezentralen Automatisierungskonzept übernimmt der Steuerkopf alle pneumatischen Betätigungs-, Rückmeldungs- und Diagnosefunktionen, einschließlich Feldbus-Kommunikation. Das Gehäuse ist leicht zu reinigen, mit erprobtem IP-Schutz und chemisch beständig und damit für den Einsatz im Lebensmittel- und Getränkesektor geeignet.

Installation

Medienvorbereitungstank

Medienvorbereitungstank bei Teisseire. Bild: Bürkert

Das Projekt wurde während der Betriebsferien gestartet, die nur drei Wochen dauerten. Danach musste die Linie wieder einsatzbereit sein. Die verbleibenden Restarbeiten wurden dann von Bürkert über die nächsten zwei Monate abgeschlossen, ohne dabei den Betrieb zu stören.

Durch die Verwendung eines Universaladapters kann der Steuerkopf 8681 mit allen handelsüblichen Drossel-, Kugel- sowie Einfach- und Doppelsitz-Ventilen kombiniert werden. Neben der Hauptproduktionssteuerung verfügt das Werk auch über ein Clean-in-Place-System (CIP), das ursprünglich manuell funktionierte. So sollte im Rahmen des Modernisierungsprojekts auch das CIP-System in die vollautomatische Steuerung integriert werden, was den Arbeitsaufwand für die Wartungstechniker enorm vermindern sollte.

Klassische Steuersysteme, wie eben auch die alte Anlage von Teisseire, verwenden Schaltschränke mit Ventilinseln, einem I/O-System und Feldbusschnittstelle und können sehr aufwendig sein, vor allem in komplexen Produktionsanlagen. Dabei werden die in der Anlage verteilten Armaturen mit zahlreichen, langen Druckluftleitungen an die Steuereinheiten angeschlossen und benötigen auch noch separate Feedback-Schleifen. Und abgesehen von der aufwendigen Planung und Installation sind solche Anlagen auch hinsichtlich der Hygiene nicht ideal.

Hürden genommen

Universeller Steuerkopf

Universeller Steuerkopf Typ 8681 auf verschiedenen Prozessventilen. Bild: Bürkert

In der Praxis können die Druckluftleitungen sehr lang ausfallen, was den Druckluftverbrauch erhöht und sich negativ auf die Schaltzeiten auswirkt. Zum Schluss kommt auch noch der hohe Stromverbrauch hinzu, zum Beispiel für den Unterdruck in Kammern und Schläuchen, also eine schlechte Energiebilanz. Die Tatsache, dass die Betriebsebene der Pilotventile so weit von den Armaturen entfernt ist, macht Inbetriebnahme, Wartung und Anlagenerweiterung nur umso schwieriger. Dasselbe gilt natürlich auch für alle Überwachungsabläufe. Die Alternative wäre ein Steuerkopf, der zwar die pneumatische Steuerung des Ventils ermöglicht, gleichzeitig aber auch die manuelle Aktivierung, elektrisches Feedback, visuelle Statusanzeige, Feldbus-Kommunikation und Stellungssensoren bietet – wie eben der Typ 8681 von Bürkert.

So ein Produkt steuert den Prozess zuverlässig und benötigt lediglich einen Strom-, Druckluft- und Feldbus-Anschluss. Im Vergleich zur alten Anlage bei Teisseire bietet das neue, dezentralisierte System eine Reihe von Vorteilen. Durch die Montage der Steuerköpfe direkt auf den Regelventilen wird sowohl die Länge als auch die Gesamtzahl der Anschlüsse reduziert, was die Planung, Installation und Wartung sehr vereinfacht. Durch die kürzeren Leitungen werden Schaltzeiten und Druckluftverbrauch insgesamt minimiert, was auch der Zuverlässigkeit im Betrieb zugute kommt.

Der Produktionsbereich: Das Teisseire-Werk nimmt eine Fläche von 73.000 Quadratmetern ein und produziert 300.000 bis 550.000 Liter Sirup und Säfte am Tag. Bild: Bürkert

Der Produktionsbereich: Das Teisseire-Werk nimmt eine Fläche von 73.000 Quadratmetern ein und produziert 300.000 bis 550.000 Liter Sirup und Säfte am Tag. Bild: Bürkert

Die Schaltpositionen des Ventils werden von einem analogen Stellungssensorinduktiv erkannt und an das SPS-System weiter geleitet. Bis maximal drei Positionen können automatisch geschaltet werden; die Einstellung erfolgt per Teach-In. Eine vierte Schaltposition kann durch einen externen, induktiven Näherungsschalter abgedeckt werden. Der Steuerkopf 8681 verfügt außerdem über eine Statusanzeige mit farbigen LEDs, die die aktuelle Stellung des Prozessventils oder auch Diagnosemeldungen anzeigt, zum Beispiel Fehlermeldungen oder die Meldung „Wartung erforderlich“.

Der Wartungstechniker verfügt damit über ein Infosystem, das ihn schnell und einfach auf dem Laufenden hält, sodass ihm mehr Zeit für andere Dinge bleibt. Die Anlage als Ganzes ist dank hygienischer Konstruktion unter Berücksichtigung eines ästhetisch ansprechenden Designs gegen jede Art von externer Kontaminierung geschützt. Service und Wartung erfolgen einfach und sicher mittels externer Magnetbetätigung (Bürkert-Patent). bf

Autor John van Loon, Bürkert